大中型水闸除险加固研究与处理措施
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1 东平湖滞洪区概述

1.1 简介

东平湖滞洪区总面积627km2,以二级湖堤为界分为新、老两个湖区,实施滞洪分级运用。设计滞洪水位46m,库容39.79亿m3,当前运用水位44.5m,相应库容30.42亿m3

东平湖滞洪区位于山东省梁山、东平和汶上县境内,位于黄河由宽河道进入窄河道的转折点,是分滞黄河、汶河洪水、保证艾山以下窄河段防洪安全的重要水利工程。

东平湖地处黄河和汶河下游交汇的条形洼地上,位于大汶河下游山东省东平县境西部,北纬35°30′~36°20′、东经116°00′~116°30′。湖区总水面面积627km2,分老湖和新湖。东平湖上承大汶河来水,南与运河相连,北由小清河与黄河沟通,为山东省第二大淡水湖,水资源丰富。

东平湖是黄河下游最大的滞洪区,主要作用是削减黄河洪峰,调蓄黄河、汶河洪水,控制黄河艾山站下泄流量不超过1万m3/s。东平湖在分滞黄河和大汶河洪水、保障黄河下游防洪安全等方面,发挥了重要的作用。

东平湖区域淡水资源主要来源有3个:天然降水、大汶河来水和地下水。此外,还有黄河不定期分洪产生的水量。其中,大汶河来水是东平湖主要的供水水源。

东平湖为保障黄河下游防洪安全,充分发挥蓄滞洪区的防洪功能,其蓄水兴利作用并不明显,导致当地地表水水资源利用率极低。据统计,现状条件下,东平湖区域水资源利用率只有5%左右,主要是利用地下水,地下水的开采率平均已达到72.8%,地表水资源利用率却很低,地表水资源具有较大的开发潜力。

东平湖除了拥有丰富水资源条件之外,湖内山水相依、绿树成荫,具有独特的生态景观,并拥有丰富水生物资源。

由于黄河河道逐年淤积抬高,东平湖蓄洪运用后向黄河排水越来越困难。为提高东平湖北排入黄的泄流能力,2002年汛前对出湖河道进行了开挖,使出湖河道最大泄流能力达到2350m3/s,并在入黄口处修建了庞口防倒灌闸。这些工程在近两年的防汛抗洪中发挥了显著的作用。但是,由于庞口闸泄流能力明显偏小,造成东平湖高水位持续时间长,加大了工程出险几率,庞口防倒灌围堰破除几率增大。一旦围堰破除,黄河来水需要再次围堵,不但取土困难,而且围堵时机很难把握,围堵不及时又将造成河道淤积。

东平湖老湖蓄滞洪运用后一旦向北排水入黄受阻,在紧急情况下可以利用八里湾闸通过流长河连通司垓闸向南四湖紧急泄水。南排流路虽然由于八里湾泄水闸的建成有了基本的控制手段,但整个排水系统尚不完善,一旦南排,必然产生倒灌,造成两岸农田受淹。因此,目前尚不具备向南泄水的条件。

东平湖二级湖堤是决定老湖调蓄能力的关键工程,设计为4级堤防,标准偏低,难以抵御风浪的淘刷。石洼、林辛、陈山口等5座进出湖闸供变电设备、启闭设备及备用电厂机电设施已经严重老化,运行中经常出现故障,而且维修困难,难以保证分泄洪闸的正常启闭。东平湖沿湖建有多座小型排灌涵闸,但大部分涵闸建于20世纪六七十年代,目前存在设防标准不足、渗径达不到标准、基础渗水、设备老化严重、堤身断面不足、沉陷下蛰等安全问题。沿湖的卧牛堤、斑清堤、两闸隔堤、青龙堤、玉斑堤修筑时由于多种原因,造成堤身质量差,库区蓄水运用以来,高水位时全段渗水严重。石护坡年久失修,损坏严重,难以保证度汛安全。大清河险工和控导工程已多年未进行改建,坦石坡度较陡,根石台顶宽小于2m,坝顶宽度严重不足,极易出险。一旦发生险情,抢护困难,遇较大洪水时易造成垮坝事故。

东平湖滞洪区工程包括围坝、二级湖堤、山口隔堤及进出湖闸等组成。二级湖堤将湖区分为新、老湖区两部分,老湖区与汶河相通。东平湖围坝从徐庄闸至武家漫全长88.30km,其中徐庄闸至梁山国那里(0+000~10+471)为黄、湖两用堤;梁山国那里至武家漫(10+471~88+300)为滞洪区围坝,坝顶高程47.33~46.4m(黄海高程,下同),坝顶宽9~10m,坝高8~10m,临湖边坡1∶3,背湖边坡1∶2.5,临湖干砌石护坡顶高程约43.90m;老湖区设计分洪运用水位44.79m,新湖区设计分洪运用水位43.79m;二级湖堤从林辛闸至解河口长26.731km,堤顶高程46.79m左右,顶宽6.0m,堤高5~9m,临背边坡均为1∶2.5,临老湖区面高程46.59m以下修有石护坡。

东平湖进湖闸有石洼、林辛、十里堡、徐庄和耿山口五座组成,原设计总分洪流量11340m3/s,由于徐庄、耿山口两闸的引水渠较长和闸前淤积等因素影响,已堵复。根据1982年实际分洪情况分析,现东平湖最大分洪能力为8500m3/s,考虑侧向分洪不利因素,按7500m3/s设计;退水闸有陈山口和清河门两座,原设计退水能力2500m3/s,由于受黄河河床逐年淤积抬高的影响,退水日趋困难。为确保水库运用安全,并考虑湖区早日恢复生产,1987年冬开始兴建司垓退水闸,1989年竣工,退水入南四湖,设计退水能力1000m3/s。

东平湖滞洪区共有水闸22座,其中分洪闸6座,其他水闸16座。大多数闸修建于20世纪60~70年代,大多已运行40多年,由于近几年东平湖运用情况发生了变化,1993年黄委批准《东平湖扩大老湖调蓄能力工程规划报告》,老湖运用水位由43.29m提高到44.79m。但这些水闸未进行改建加固,其中许多水闸防洪标准不满足要求;在近几年运用中,部分水闸出现机电设备老化、闸门漏水以及混凝土裂缝、炭化剥落、钢筋锈蚀等现象。通过初步分析,马口闸、码头泄水闸、流长河泄水闸、堂子排灌涵洞、卧牛排灌涵洞等5座水闸需加固或改建。